Основы биомеханики

1.

Основы биомеханики
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

2. Основные принципы биомеханики

1. Движение в суставах определены их формой
2. Усилие мышечного сокращения направлено:
а) вдоль мышцы
б) перпендикулярно к оси сустава
в) к неподвижной точке на кости (punctum fixum)
3. Кости, суставы и мышцы образуют рычаги
двигательного аппарата. Весь суставной аппарат
рассматривается как система рычагов.
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

3. РЫЧАГ

То
Fd
Ft
То – точка опоры или
точка вращения
Fd - точка приложения
действующей
(движущей) силы или
сила мышечного
сокращения
Ft - точка приложения
противодействующей
силы или силы
тяжести
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

4. Плечо силы

Плечо силы – это
кратчайшее
расстояние от точки
опоры до линии
действия силы:
LFd – плечо
действующей силы
LFt – плечо противодействующей силы
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

5.

МОМЕНТ СИЛЫ – величина,
характеризующая
вращательный
эффект силы при
действии ее на рычаг.
M = F×L
где
F – сила,
L – плечо силы
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

6. Свойства рычага

Условие равновесия рычага:
Σ М = О или MFt = MFd
При движении:
это равенство нарушается и рычаг
вращается в направлении той силы, момент
которой больше
чем больше момент силы, тем больше
эффект действия мышцы
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

7. Виды рычагов

РЫЧАГ 1 РОДА= РАВНОВЕСИЯ
Двуплечий
(точки приложения сил располагаются по разные
стороны от точки опоры)
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.
7

8. Виды рычагов

РЫЧАГИ 2 РОДА
Одноплечие
(точки приложения сил располагаются по одну
сторону от точки опоры)
РЫЧАГ
РЫЧАГ СИЛЫ
СКОРОСТИ =
ЛОВКОСТИ
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

9.

РЫЧАГ РАВНОВЕСИЯ (1 РОДА )
То – вертикаль из ЦТ
проходит спереди от
фронтальной оси сустава
Ft – направление силы
тяжести
Fd – направление
равнодействующей
мышечной cилы
LFt – плечо силы тяжести
LFd – плечо мышечной силы
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

10.

РЫЧАГ РАВНОВЕСИЯ (1 РОДА )
Равновесие - MFt = MFd
силы направлены в одну
сторону
Сгибание - MFt > MFd
если мышцы выйной области
расслабляются
Разгибание – MFt < MFd
если увеличивается тяга мышц
выйной области
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

11.

РЫЧАГ СИЛЫ (2 РОДА)
То – головки
плюсневых костей
Fd – направление действующей силы
Ft – направление силы тяжести
LFt, LFd – плечи сил
LFd >LFt,
следовательно, MFd >
MFt
выигрыш - в силе
минус - в малой
Тюменский колледж
производственных
и социальных
амплитуде
ив
технологий, 2021 г.

12.

РЫЧАГ СКОРОСТИ (2РОДА)
То – локтевой сустав
Ft – направление силы
тяжести
Fd – направление
равнодействующей
мышечной силы
LFt, LFd – плечи сил
<LFt, следовательно,
MFd <
LFd
выигрыш
- в
MFt
амплитуде
движения, в
скорости, ловкости
минус - малая
действующая
сила.
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

13.

РЫЧАГ СКОРОСТИ (2РОДА)
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

14. ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ

1. Физиологический поперечник – сумма площадей
поперечных сечений всех мышечных волокон,
входящих в состав мышцы.
Анатомический поперечник – площадь поперечного
сечения мышцы перпендикулярно ее длине в
наиболее широкой части.
Веретенообразные
мышцы –
динамическая
нагрузка
Перистые
мышцы –
статическая
нагрузка
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

15.

Сила мышцы, имеющей площадь поперечного
сечения 1 см2 примерно равна 10 кг
Для сгибателей бедра –
около 540 кг
Для сгибателей предплечья
– около 160 кг
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

16.

Для жевательных мышц, поднимающих нижнюю
челюсть – 390-400 кг. Площадь поперечного сечения
трех пар мышц составляет в сумме 39 см2.
Жевательная мышца – 7,5 см2
Височная мышца – 8 см2
Медиальная крыловидная
мышца – 4 см2
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

17.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
2. Количество моторных единиц, участвующих в
сокращении.
Для включения большого количества моторных
единиц необходимы следующие условия:
замах
при этом мышца растягивается,
следовательно,
раздражается
больше нервных волокон и
больше
моторных
единиц
«включается» в сокращение
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

18.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
2. Количество моторных единиц, участвующих в
сокращении.
Для включения большого количества моторных
единиц необходимы следующие условия:
состояние нервной системы
настрой
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

19.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
2. Количество моторных единиц, участвующих в
сокращении.
Для включения большого количества моторных
единиц необходимы следующие условия:
состояние нервной системы
чрезмерное возбуждение
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

20.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
3.Состав мышечных волокон
В одной моторной единице содержится один вид
мышечных волокон.
Стайер – преобладают
красные мышечные
волокна – статическая
работа
Спринтер - преобладают
белые мышечные
волокна – динамическая
работа
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

21.

У девятикратного олимпийского чемпиона Карла
Льюиса в мышцах ног белых волокон было более
70%. Поэтому в беге на короткие дистанции он
развивал скорость – 45 км/ч.
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

22.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
4. Величина плеча действующей силы
Чем меньше LFd, тем большую силу нужно
приложить для оптимального момента вращения
(M=FxL)
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

23.

ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ РЕАЛЬНЫЙ
ЭФФЕКТ ДЕЙСТВИЯ МЫШЦ
5. Угол прикрепления мышцы
Оптимально при 90º
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

24. Функциональные группы мышц

АГОНИСТЫ – одна или несколько мышц в каждой
функциональной мышечной группе выполняют
основную функцию
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

25.

Функциональные группы мышц
СИНЕPГИСТЫ мышцы одного сустава,
которые осуществляют
функцию в одном
направлении
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

26.

Функциональные группы мышц
АНТАГОНИСТЫ - мышцы одного сустава,
которые осуществляют работу в противоположных
направлениях.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

27.

Функциональные группы мышц
m. flexor carpi radialis
m. flexor carpi ulnaris
Синергизм: сгибание запястья
Антагонизм: приведение и отведение кисти
Тюменский колледж производственных и социальных технологий, 2021 г.

28.

По отношению к суставам:
1. Односуставные мышцы
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.
m. deltoideus
m. brachialis

29.

Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.
По отношению к суставам:
2. Многосуставные мышцы
m. quadriceps femoris
m. biceps brachii

30.

Пассивная мышечная
недостаточность
неспособность мышц
выполнять движения по
причине предельно
растянувшихся мышц
антагонистов
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

31.

Активная мышечная недостаточность
многосуставная мышца не может произвести
движение в полном объеме во всех суставах (т.к.
длина мышцы недостаточна для удержания или
Тюменский колледж
выполнения движения).
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

32. Мышечная координация движений

В каждом движении участвуют несколько мышц,
являющихся синергистами и антагонистами.
Во время сокращений синергистов
рефлекторное торможение антагонистов.
наступает
Слабое противодействие мышц антагонистов
позволяет совершать плавные движения.
Работа
многосуставных
мышц
обеспечивает
координацию движений с экономией мышечной
Тюменский колледж
энергии.
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

33. Виды работы мышц

Уступающая
(динамическая с отрицательным эффектом)
мышца, оставаясь напряженной, постепенно
расслабляется, уступая действию силы тяжести либо
действию того или иного сопротивления.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

34.

Виды работы мышц
Преодолевающая
(динамическая с положительным
эффектом)
при которой мышца
преодолевает тяжесть
данного звена тела либо
то или иное
сопротивление и
производит работу
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

35.

Виды работы мышц
Удерживающая
(статическая)
происходит
уравновешивание действия
сопротивления, в
результате чего движение
отсутствует
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

36.

Кинематические цепи
Любое тело свободно перемещается в пространстве,
обладает шестью степенями свободы:
1. вверх и вниз
2. вперед и назад
3. вправо и влево
Если тело закреплено в одной точке, то оно не может
совершать поступательного движения, но может вращаться
относительно 3-х осей, т.е. имеет три степени свободы.
Если тело закреплено в двух точках, то оно имеет
одну степень свободы и может вращаться вокруг одной оси.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

37.

Кинематические цепи
3 степени свободы – шаровидные и плоские суставы;
2 степени свободы – элипсовидные и седловидные
суставы;
1 степень свободы – цилиндрические и блоковидные
суставы.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

38.

Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

39. Кинематические цепи

Все звенья опорнодвигательного аппарата
сгруппированы в систему
кинематических цепей
Звенья в этих цепях – это
элементарные рычаги
(равновесия, силы, скорости)
Выделяют два вида
кинематических цепей:
ОТКPЫТЫЕ (ОКЦ) и
ЗАКPЫТЫЕ (ЗКЦ).
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

40. Открытая кинематическая цепь

Это цепь из рычагов, дистальное звено которой
свободное (верхняя конечность)
Большая степень свободы
3
1
1
1 1 3 2
кисть
Возможность изолированных
движений в отдельных звеньях
(суставах) ОКЦ
ОКЦ может стать ЗКЦ если
конечное звено цепи получит связь
с опорой (или захват)
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.
3+1+1+2=7 – степеней свободы у кисти
3+1+1+2+3+1+1=12 - степеней свободы у пальцев

41.

Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

42. Закрытая кинематическая цепь

Невозможны изолированные
движения в одном суставе
Изменение положения в одном
суставе приводит к изменению
положения в трех суставах
При сокращении хотя бы
одной мышцы ЗКЦ,
происходит движение всех
звеньев кинематической цепи
ЗКЦ может разомкнуться
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

43.

Постоянно закрытая
кинематическая цепь
ЗКЦ не может
разомкнуться
Грудная клетка человека
состоит из 72 костных и
хрящевых элементов,
связанных подвижно в
104 точках
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

44.

ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
геометрическая точка тела, через которую
проходит равнодействующая всех сил тяжести,
действующих на тело при любом его положении в
пространстве.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

45. Расположение ОЦТ определяют:

1. Возраст:
новорожденные – Th5-6
2 года – L1
5 лет - L3
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

46.

Расположение ОЦТ определяют:
2. Пол
женщины –
S1 (L5 – Co1).
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.
мужчины –
L5 (L3-S5);

47.

Расположение ОЦТ определяют:
3. Конституция,
физическое развитие.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

48.

Расположение ОЦТ определяют:
4. Положение тела
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

49.

Расположение ОЦТ определяют:
5. Фазы дыхания, перистальтика кишечника
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

50. Виды равновесия тела

ПЛОЩАДЬ ОПОРЫ – площадь
опорных поверхностей и
пространства между ними
1. Устойчивое
ОЦТ ниже площади опоры
Если тело вывести из
равновесия, оно под действием
силы тяжести вернется в
исходное положение
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

51.

Виды равновесия тела
2. Неустойчивое
ОЦТ выше площади
опоры.
Если тело вывести из
равновесия, оно падает
под действием силы
тяжести.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

52. Условия устойчивости тела

1. Достаточная площадь опоры
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

53.

Условия устойчивости тела
2. Высота расположения ОЦТ
чем ниже, тем больше устойчивость
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

54.

Условия устойчивости тела
3. Вертикаль из ОЦТ должна падать на площадь
опоры
чем ближе к центру, тем больше устойчивость
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

55.

Условия устойчивости тела
УГОЛ УСТОЙЧИВОСТИ – это угол
между вертикалью из ОЦТ и
прямой, проведенной из ОЦТ к краю
площади опоры.
Чем больше угол устойчивости, тем
больше степень устойчивости.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

56.

ОСАНКА
Осанка – привычная поза непринужденно, стоящего
человека. Держит прямо голову и туловище без
активного напряжения мышц.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

57.

Виды осанки (по Аксенову)
1. Нормальная.
Степень выраженности лордозов и кифозов
равномерное.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

58.

Виды осанки (по Аксенову)
2. Выпрямленная.
Слабо выражены изгибы.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

59.

Виды осанки (по Аксенову)
3. Сутуловатая.
Большой шейный лордоз, маленький грудной кифоз
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

60.

Виды осанки (по Аксенову)
4. Лордотическая.
Чрезвычайно развит поясничный лордоз.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

61.

Виды осанки (по Аксенову)
5. Кифотическая.
Особенно сильно развит грудной кифоз.
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.

62.

Благодарю за внимание!!!
Тюменский колледж
производственных и социальных
технологий, 2021 г.